基于Kaiser效应的地应力差应变测试及区域地应力分布研究

以往差应变分析法(DSA)通过估算垂向主应力以求解地应力,使得该方法可靠性较差。基于岩石试样的Kaiser效应,结合差应变法,提出了一种基于Kaiser效应的地应力差应变测试方法(Kaiser-DSA法),并利用Kaiser-DSA法与应力解除法进行了对比,表明Kaiser-DSA法测试结果与应力解除法的测试结果相对误差小,且最大水平主应力方向基本一致;基于地应力测试结果,分析了窑街矿区地应力分布规律,探究了窑街矿区现今地应力场成因。结果表明:窑街矿区区域上受到了挤压构造应力场的作用,残余应力较高;受青藏逆冲推覆作用与F19断层的顺时针剪切作用,该区域地应力场以σH(最大水平主应力)>σv(垂向主应力)>σh(最小水平主应力)型的走滑型应力状态为主;此外,较高的差应力使得该区域回采时围岩体变形破坏严重,动力灾害事件频发。

高水头抽水蓄能电站地应力综合测试及抗劈裂分析

抽水蓄能电站建设处于加速期,合理布置地应力试验和精准获取地应力数据对高水头抽水蓄能电站意义重大。以某高水头抽水蓄能电站为案例,针对高水头抽水蓄能电站地形特点及地应力特征,在不同勘察阶段进行综合地应力测量,同时联合地应力场反演,获取空间三维地应力场分布规律并对围岩进行抗劈裂分析。综合实测结果表明:二维地表深孔结果随埋深梯度有变化,中浅部有应力集中现象,符合高水头抽水蓄能电站的地应力分布特征。三孔交汇法及孔壁应变法的地应力量值及方向吻合,地下厂房和高压岔管部位岩体的最大实测主应力为20.9 MPa,最小主应力为7.0 MPa;岩体以水平应力为主。最大主应力方向集中为NEE向。有利用综合实测结果加强模型精细化进行初始地应力场反演,能较好地反映此类工程的地应力场特征,利于围岩的抗劈裂分析及后续衬砌方案的选择。综合地应力测试对于高水头抽水蓄能的地应力获取具有可行性。可供高水头抽水蓄能电站工程的地应力勘察参考。

空芯包体应力解除法在福兴煤矿地应力测试中的应用与分析

为探明福兴煤矿深部地应力状态,确定地应力的大小和方向,为巷道支护可靠性定量评估提供依据。选用空芯包体应力解除法在所测区域的巷道进行了地应力测试。采用了加装九轴传感器及胶胀囊的新型空芯包体及配套安装方法,简化了安装流程,提高了安装精度,并通过注胶测试对安装效果进行了验证。经过现场实测,空芯包体安装效果良好,测量结果表明,福兴煤矿-910m区域属于高地应力区,最大主应力方向接近水平且近似垂直现有生产水平的区段平巷,不利于巷道维护,在进行支护设计时要给予高度重视。测试结果可为福兴煤矿开采过程中的巷道支护和煤炭安全高效开采提供依据。

枣泉煤矿五分区地应力测试及其分布规律研究

为了获取枣泉煤矿五分区地应力分布规律,采用水压致裂法对原岩地应力进行了现场测试。结果表明:5个测点中最大水平主应力最大为12.66 MPa,最小为4.96 MPa;最小水平主应力最大为6.08 MPa,最小为2.33 MPa;地应力场类型均为水平主应力场,除测点4外,其余测点各方向应力大小排序均为σ_(H)>σ_(v)>σ_(h);测点1~3的最大水平主应力方向分别为N16.5°W、N30.9°W和N22.3°W,具有较强的一致性,测点4和测点5受褶曲构造影响,最大水平主应力方向为N42.6°E和N24.8°W,向垂直褶曲轴线方向偏转。

基于改进组合弹簧模型的矿井地应力场计算方法

地应力场是影响围岩稳定性的重要因素,准确反演计算地应力场是采矿工程设计中的难点。结合布尔台矿Kaiser法实测地应力数据,提出了一种基于改进组合弹簧模型的地应力场计算方法,并与侧压系数法、经典组合弹簧模型法等的结果和实测值进行了对比。利用FLAC^(3D)研究了不同侧向应力边界条件下布尔台矿42105工作面矿压显现规律,并与实测矿压数据进行了对比分析。研究结果表明:所提出方法计算的应力场与实测值间主应力均方根平均误差均值为1.831,较其他反演计算方法降低了14.6%~42.2%;对称平均绝对百分比误差均值为19.45%,较其他反演计算方法降低了3.4%~36.9%。将该方法计算的应力作为应力边界时,模拟得到的支撑力与实测数据间的均方根误差的平均值为66.55,相较于侧压系数法降低了7.75%,相较于经典组合弹簧模型法降低了32.45%;对称平均绝对百分比误差的平均值为15.75%,相较于侧压系数法降低了6.61%,相较于经典组合弹簧模型法降低了20.67%。因此,该方法能够较准确计算地应力场并为精准模拟矿压规律提供新的应力边界施加方法的参考。

盐膏岩DRA-Kaiser地应力测试方法初探

目前的地应力测量方法均不适合盐膏岩地应力测量,而现场需要盐膏层的地应力数据进行钻井设计,保证盐膏层钻井安全。为了解决该难题,首次采用DRA-Kaiser效应法测量盐膏岩地应力。结果表明,用DRA-Kaiser法相结合的方法,可以测量盐膏岩的地应力并提高试验结果的可靠性;当应力–应变差曲线上有拐点,且应力–声发射强度曲线上有明显增大的点,这时对应的轴压即为岩石所受的应力,避免了先前只用Kaiser效应法进行试验时出现多个Kaiser点的问题。

岩石声发射Kaiser效应应用于地应力测试的研究

介绍了声发射Kaiser效应测定岩体地应力的原理、方法和测试技术,应用弹性力学理论推导出地下岩体测点处的地应力表示和地应力椭球基本方程。通过在定向岩芯9个特殊方向取样,进行声发射试验得到了各方向的单向正应力值,将其值代入地应力计算公式中得到了3个主应力的大小、方向。其实验研究结果可为工程提供借鉴和参考。

Kaiser取样偏差对深层油藏地应力测试的影响分析

采用Kaiser效应测定深部地层地应力时,由于油藏岩芯不规则及试件制备过程的误差等因素存在,取样时的偏差会影响地应力测量。假定0°方位和90°方位的取样方位准确而45°方位取样存在一定偏差,根据弹性力学和级数展开建立了应力测量误差分析的力学模型。采用深层均质砂岩岩芯,并变化取心角度(偏差)进行一系列Kaiser效应试验,对比试验和小型压裂解释结果发现Kaiser岩样偏差对地应力数值确实存在影响,其关系为二次函数;当取样偏差角度在5°以内时,应力测试误差可以忽略不计;大于5°时引起的地应力解释误差不能忽略。对于非定向钻取的全尺寸岩芯,当参考取样方位不同时,取样偏差的影响幅度不同。对于深部地层的不规则岩芯,可根据所建立的模型对Kaiser效应测试结果进行相应的误差分析。

利用岩石Kaiser效应对地应力的测试实验

介绍了利用岩石声发射Kaiser效应测试地应力的原理、方法以及测试技术,根据弹性力学理论推导出岩体测点处地应力方程。按6个特殊方向对所取岩样进行制取,并对岩样进行声发射测试,由此结果计算出单向正应力值和3个主应力的大小及方向。其实验研究结果可为工程提供借鉴和参考。

利用岩石声发射Kaiser效应测试地应力的方法研究

利用岩石声发射Kaiser效应在室内测试地应力的原理及测试方法,对岩石块体空间6个方向的试件进行单轴压缩荷载作用下的声发射测试。通过对试验数据的处理,分析能量-时间曲线以选定多级Kaiser效应特征点,即多级应力分量。运用弹性力学理论及自编程序,对空间6个方向的多级应力分量进行自由组合计算地应力,结合取样现场的地质环境综合确定地应力的大小及方向。研究成果对于完善室内测试地应力以及提高确定地应力的准确度有所帮助。

基于Kaiser效应的地应力测试研究

通过分析Kaiser效应测量地应力时参数的选取,研究Kaiser点测试时表现的模式,得出了重复加载条件下Kaiser点的确定方法,分析了Kaiser点的误差。所得结果与其他方法得出的结果有较好的一致性,从而验证了Kaiser效应测试地应力的可靠性。

岩石Kaiser效应测试地应力研究现状及探讨

系统阐述了应用岩石Kaiser效应测试地应力的机理、测试方法、影响因素、数值模拟以及Kaiser效应的多期性等研究状况,重点分析了影响岩石Kaiser效应测试数据准确性的各种因素,在此基础上探讨了利用岩石Kaiser效应测试地应力需进一步开展研究的几个方面.

岩石声发射的Kaiser效应及其在地应力场测试中的应用

介绍了一种利用岩石声发射Kaiser效应测定地应力场中三向应力分布的方法 ,并以此法对某地区地应力场进行了测试 ,将所得结果与现场位移反分析法所得结果进行了对比 。

利用Kaiser效应测试地应力的实验研究

介绍了利用岩石声发射Kaiser效应测试地应力的原理、方法以及测试技术,根据弹性力学理论推导出岩体测点处地应力方程。通过对三个不同里程段的岩样进行六个特殊方向的制取,对岩样进行声发射测试,并由此结果计算出单向正应力值和三个主应力的大小及方向,为工程应用中的具体问题处理提供了参考。

高地应力水平岩层隧道滞后型岩爆时空倾向性机制分析

浙江杭温水平岩层隧道内滞后型岩爆频发,但目前对于其孕育机理和时空倾向性研究不足。故采用有限差分软件,通过地应力测试和统计现场岩爆资料的方法,研究分析滞后型岩爆时空特征机制。结果表明:①滞后型岩爆具有明显的时空倾向性特征。近70%的滞后型岩爆时间上发生在该区开挖6~30 d,空间上滞后于掌子面30~100 m之间;且多发生中等岩爆,岩爆等级及可能性随时空变化呈现倒“V”形趋势。②硬岩在高地应力环境中具有明显的延性与时效变形特征;在卸荷条件下,应力释放率的逐渐增加是诱发滞后型岩爆的最主要因素。③开挖一定距离后,隧道周边不同位置处都出现应变能突变,且保持较高的应变能密度,易发生等级较高的岩爆。上述结果为以后预测滞后型岩爆和施加相应支护措施提供了依据。

开展地应力岩石Kaiser效应测试技术改造低渗透储层

地应力状态不仅影响和控制着压裂形成的支撑裂缝 ,而且与施工的排量和压力等有密切关系。文中从地应力与压裂施工设计的关系和地应力测量研究方法入手 ,分析用单轴压机和三轴压机对岩石Kaiser效应的试验方法 ,评价为 :三轴压机装置既能研究岩石的声发射特征 ,又能对其应力———应变关系进行研究。对引进的MTS多功能岩石力学仪的结构和技术难点进行分析。提出开展地应力测试技术研究能对四川低渗透油气藏改造有积极的作用。

基于空心包体应变法的口孜东矿地应力测量

为了解口孜东煤矿1111采区地应力分布规律,在1111采区胶带机大巷等3个位置进行了地应力测试,测试位置埋深为-855~-885 m,钻孔应力解除测试结果表明:最大主应力σ_(1)为水平地应力,方向为NE92.0°~NE189°,大小25.1~29.3 MPa,水平应力与竖直应力比为1.13~1.38.得到地应力分布规律:水平应力为最大主应力、中间主应力,垂直应力为最小主应力。该规律为1111采区巷道布置和巷道支护设计提供了基础地质资料。

某矿山地应力测试结果及建模反演分析

采用水压致裂法对某矿山进行地应力测试,基于现场实测数据,对地应力大小与埋深的关系进行分析,得到该矿山地应力的分布规律和变化特征。使用有限差分法软件FLAC对矿区地应力场进行反演模拟,模拟结果用来验证地应力现场实测结果的准确性。地应力实测结果表明:该矿区的地应力以水平构造应力为主,平均最大水平主应力方向为N 62.6°E;矿区最大、最小水平主应力以及垂直应力均随着深度的增加而增大;最大水平主应力与垂直应力的平均比值为2.42,最小水平主应力与垂直应力的平均比值为1.49。数值模拟结果表明:孔底监测点地应力反演值与实测值之间最大误差为最大水平主应力的-13.9%,误差大小在合理范围内,验证了现场实测数据的准确性与反演模拟的可靠性,为矿山后续工作提供数据基础。

岩石声发射Kaiser效应测试玄武岩地应力应用

在减少对岩体的影响因素后,运用岩石的Kaiser效应,以弹性力学理论推导了地应力公式,由该公式可知试样3个主应力的大小、方向,且主应力随深度有增加的趋势,以促进岩石地应力的研究。

西岭矿区地应力测量及分布规律研究

西岭金矿已成为我国最大单体金矿床,收集地应力基础技术数据对合理开采西岭金矿具有重要意义。该文利用勘探期钻孔岩心,通过声发射试验确定岩心声发射Kaiser效应点,从而进一步计算获得地应力大小及方向。最终,通过选定的5个钻孔的地应力测量结果获得整个西岭矿区的地下地应力分布规律,为矿区的采矿设计提供重要的数据支撑。